《分析化学》光的选择性吸收（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《分析化学》光的选择性吸收-讲义 1、理解物质对光的选择性吸收、光吸收曲线及最大吸收波长。 知识点一 物质对光的选择性吸收 基本概念：物质对光具有选择性吸收的特性。当光照射物质时，只有当光子的能量（hν）与物质粒子的基态和激发态能量之差（ΔE）相等时，光才能被吸收，使物质从基态转为激发态。溶液会选择性地吸收某波长的光，而透过另一部分波长的光，溶液呈现透射光的颜色。 光的相关概念：了解单色光、复合光、互补色光的概念。不同波长的光具有不同颜色，复合光通过棱镜或光栅可发生色散。按一定强度比例能组成白光的两种色光称为互补色光。 吸收光谱：又称吸收曲线，是以波长 λ（nm）为横坐标，吸光度 A 为纵坐标所描绘的曲线。一般而言，不同物质其吸收光谱的形状及最大吸收波长（λmax）均不同，可作为定性鉴别物质的基础。同一物质不同浓度的溶液，吸收光谱形状相同，λmax 不变，浓度愈大，吸光度峰值愈高，这是进行定量分析的依据。 定量分析依据：在分光光度法中，通常选择最大吸收波长作为入射光波长，此时测定灵敏度最高。吸光度 A 取值范围为 0~∞，A 越大，光被吸收得越多，实际测量时，为减小误差，读数范围应控制在吸光度为 0.2-0.7、透光率为 20%-65% 之间。 显色反应相关：对于无色溶液，常需加入显色剂使其生成稳定的有色物质以便测定。显色反应应选择灵敏度高、选择性好的反应，且显色剂在测定波长处尽量无吸收或与有色物质的吸收对比度足够大。同时，要注意控制显色反应条件，如酸度、显色剂用量、显色温度和时间等。 紫外 - 可见分光光度法的波长范围是（ ） A. 100 - 300nm B. 190 - 800nm C. 200 - 1000nm D. 400 - 700nm 【答案】B 【解析】紫外 - 可见分光光度法是在 190～800nm 波长范围内测定物质的吸光度，故 B 正确。 1. 物质对光产生选择性吸收的原因是（ ） A. 物质的颜色 B. 物质的浓度 C. 不同物质分子结构、原子结构不同，量子化能级不同 D. 光的强度不同 【答案】C 【解析】由于不同物质的分子结构、原子结构不同而具有不同的量子数和量子化能级，激发态和基态能量差不同，吸收光的波长不同，所以物质对光产生选择性吸收，C 正确。 2. 溶液呈现红色，是因为它吸收了白光中的（ ） A. 红光 B. 绿光 C. 蓝光 D. 黄光 【答案】A 【解析】溶液呈现的颜色是其吸收光的互补色，红色与绿色互补，所以溶液呈红色是因为吸收了白光中的绿光，B 正确。 3. 以下关于吸收曲线的说法正确的是（ ） A. 吸收曲线是一条直线 B. 吸收曲线是以透光率为纵坐标，波长为横坐标绘制的 C. 吸收曲线可用于选择定量测定波长 D. 吸收曲线与物质浓度有关，浓度改变曲线形状也改变 【答案】C 【解析】吸收曲线是以入射光的波长为横坐标，溶液中被测物质的吸光度为纵坐标作图得到的曲线，它显示了被测物质对不同波长的光的吸收情况，可用于选择定量测定波长，一般选最大吸收波长，通常不是直线，且曲线形状与物质本性有关，与浓度无关，浓度只影响吸光度大小，故 C 正确。 1. 分光光度法中，入射光波长选择的原则是（ ） A. 吸光系数最小 B. 吸收最大干扰最小 C. 波长最长 D. 波长最短 【答案】B 【解析】入射波长选择的原则是吸收最大干扰最小，这样可以保证测定有较高的灵敏度且结果更准确，B 正确。 2. 摩尔吸光系数（ε）的单位是（ ） A. mol/(L・cm) B. L/(mol・cm) C. cm/(mol・L) D. L・mol・cm 【答案】B 【解析】根据朗伯 - 比尔定律 A = εbc（A 为吸光度，b 为液层厚度，c 为浓度），可推导出摩尔吸光系数 ε 的单位是 L/(mol・cm)，B 正确。 3. 符合比尔定律的有色溶液稀释时，其最大吸收峰波长位置（ ） A. 向长波方向移动 B. 向短波方向移动 C. 不移动，但峰高降低 D. 不移动，峰高不变 【答案】C 【解析】最大吸收峰波长是物质的特征属性，与物质本性有关，稀释溶液不会改变物质本性，所以最大吸收峰波长位置不移动，但溶液浓度降低，吸光度减小，峰高降低，C 正确。 · 不同物质对不同波长的光吸收程度不同。 · 物质对光的选择性吸收是分光光度法的基础。 · 选择性吸收可用于物质的定性和定量分析。 知识点二 光吸收曲线 光吸收曲线的概念：光吸收曲线是测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图所得到的曲线。 光吸收曲线的特点： 同一种物质对不同波长光的吸光度不同，吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长 λmax。 不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，λmax 不变。而不同物质的吸收曲线形状和 λmax 通常不同。 吸收曲线可以提供物质的结构信息，可作为物质定性分析的依据之一。 不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在 λmax 处吸光度 A 的差异最大，此特性可作为物质定量分析的依据。 光吸收曲线的应用： 定性分析：可通过对比吸收光谱的一致性、对比吸收光谱特征数据（如 λmax、λmin、ε 等）、对比吸光度（或吸光系数）的比值来进行定性分析，判断物质的种类或是否存在某些杂质等。 杂质检查：若杂质在某波长处有吸收而组分无吸收，或组分有吸收而杂质无吸收，可通过在该波长处测定吸光度来检查杂质含量。 选择入射光波长：通常选择最大吸收波长作为入射光波长，此时测定灵敏度最高，可减小测定误差。若有干扰物质，则根据 “吸收最大，干扰最小” 的原则选择入射波长。 光吸收曲线是以（ ）为横坐标，吸光度为纵坐标绘制的曲线。 A. 浓度 B. 波长 C. 透光率 D. 吸光系数 【答案】B 【解析】光吸收曲线是描述某种物质对不同波长单色光的吸收程度，是以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图得到的曲线。 1. 不同浓度的同一有色物质溶液，在光吸收曲线中，其最大吸收波长（ ） A. 随浓度增大而增大 B. 随浓度增大而减小 C. 与浓度无关，位置相同 D. 无法确定 【答案】C 【解析】最大吸收波长是物质的特性，只与物质本身的结构和性质有关，与物质浓度无关，不同浓度的同一有色物质溶液，最大吸收波长位置相同。 2. 绘制光吸收曲线的目的主要是（ ） A. 确定物质的浓度 B. 确定物质的最大吸收波长，用于定量分析 C. 测量溶液的透光率 D. 观察溶液的颜色变化 【答案】B 【解析】绘制光吸收曲线可以找出物质的最大吸收波长，根据 “最大吸收原则”，在定量分析时选择最大吸收波长作为入射光，可提高测定灵敏度。 3. 某有色溶液的光吸收曲线显示在 520nm 处有最大吸收峰，若要进行吸光光度法测定，应选择的入射光波长为（ ） A. 400nm B. 520nm C. 600nm D. 700nm 【答案】B 【解析】为了提高测定灵敏度，应选择波长等于被测物质的最大吸收波长的光作为入射光，所以应选择 520nm 波长的光。 1. 光吸收曲线中，吸光度最大值对应的波长称为（ ） A. 特征波长 B. 最大吸收波长 C. 最小吸收波长 D. 共振波长 【答案】B 【解析】物质对光吸收最强的波长称为最大吸收波长，在光吸收曲线中表现为吸光度最大值对应的波长。 2. 下列关于光吸收曲线的说法，正确的是（ ） A. 光吸收曲线形状与溶液浓度有关 B. 光吸收曲线只能在可见光区绘制 C. 光吸收曲线可用于鉴别物质 D. 光吸收曲线中吸光度随波长增大而一直增大 【答案】C 【解析】不同物质的光吸收曲线形状和最大吸收波长等可能不同，可用于鉴别物质；光吸收曲线形状主要与物质本身性质有关，与浓度无关（浓度影响吸光度大小）；光吸收曲线可在紫外 - 可见光区等绘制；吸光度随波长变化是先增大后减小或有其他复杂变化，不是一直增大。 3. 若某物质的光吸收曲线在紫外区有吸收峰，说明该物质（ ） A. 是无机化合物 B. 是有机化合物 C. 可能含有共轭双键等生色基团 D. 一定含有金属离子 【答案】C 【解析】许多有机化合物因含有共轭双键等生色基团会在紫外区有吸收，无机化合物一般在紫外区无明显吸收峰（部分除外），但不能仅凭紫外区有吸收峰就确定是有机化合物，也不能确定一定含有金属离子。 · 表示方法：以波长为横坐标，吸光度为纵坐标。 · 最大吸收波长：曲线峰值对应的波长，用于定性和定量分析。 · 定量分析：通过标准曲线法或外标法确定物质浓度。 知识点三 最大吸收波长 基本概念：最大吸收波长是指吸收曲线上吸光度最大处对应的波长，通常用 λmax 表示。 最大吸收波长的性质： 不同物质由于分子结构不同，能级差不同，对光的吸收具有选择性，其最大吸收波长通常不同，可作为物质定性分析的依据之一。 同一种物质的不同浓度溶液，吸收曲线形状相似，最大吸收波长不变。浓度越大，在最大吸收波长处的吸光度越大。 在定量分析中的应用：在吸光光度法中，通常选择最大吸收波长作为入射光波长。因为在此波长下，摩尔吸光系数 ε 最大，测定的灵敏度最高，可减小测量误差，提高分析结果的准确性。同时，根据朗伯 - 比耳定律，在最大吸收波长处，吸光度与溶液浓度呈线性关系，便于进行定量分析。 相关影响因素：化合物结构变化（如发生共轭作用、引入助色团等）或溶剂改变，可能导致最大吸收波长发生移动。向长波长方向移动称为红移，向短波长方向移动称为蓝移。此外，若最大吸收波长处有共存组分干扰，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长进行测定。 某化合物的紫外吸收光谱中，最大吸收波长 λmax=254nm，该吸收可能是由（ ）跃迁引起的。 A. σ→σ* B. n→σ* C. π→π* D. n→π* 【答案】C 【解析】π→π跃迁的吸收波长通常在 200nm 左右及以上，σ→σ跃迁吸收波长一般小于 200nm，n→σ跃迁吸收波长也较短，n→π跃迁吸收波长通常比 π→π跃迁更长一些，所以该吸收可能是 π→π跃迁引起的。 1. 下列化合物中，最大吸收波长最长的是（ ） A. 乙烯 B. 1,3 - 丁二烯 C. 1,5 - 己二烯 D. 丙烯醛 【答案】C 【解析】共轭体系越长，最大吸收波长越长。1,5 - 己二烯的共轭体系比乙烯、1,3 - 丁二烯长，丙烯醛虽有共轭但还含有杂原子，其共轭体系长度不如 1,5 - 己二烯，所以 1,5 - 己二烯最大吸收波长最长。 2. 一般情况下，在紫外 - 可见分光光度法中，选择测定波长的依据是（ ） A. 最大吸收波长 B. 最小吸收波长 C. 吸收峰两侧斜率最大处 D. 任意波长均可 【答案】A 【解析】在紫外 - 可见分光光度法中，通常选择最大吸收波长作为测定波长，因为在此波长下测定，灵敏度高，误差小。 3. 在紫外 - 可见分光光度法中，最大吸收波长（λmax）是指（ ） A. 吸光度为 0 时的波长 B. 吸光度最大时对应的波长 C. 透光率最大时对应的波长 D. 透光率为 0 时的波长 【答案】B 【解析】根据定义，最大吸收波长就是物质对光吸收能力最强，吸光度最大时所对应的波长，故 B 正确。 1.符合朗伯 - 比尔定律的有色溶液，其最大吸收波长（ ） A. 随浓度增大而增大 B. 随浓度增大而减小 C. 与浓度无关 D. 随温度升高而增大 【答案】C 【解析】最大吸收波长是物质的特征属性，只与物质本身的结构有关，与溶液浓度、温度等因素无关，故 C 正确。 2.分光光度法中，选择最大吸收波长作为测定波长的原因是（ ） A. 此处吸光系数最小，测定误差小 B. 此处吸光系数最大，测定灵敏度高 C. 此处波长最短，光强度大 D. 此处波长最长，光穿透能力强 【答案】B 【解析】在最大吸收波长处，物质的吸光系数最大，相同浓度下吸光度变化明显，浓度的微小变化能引起吸光度的较大变化，可提高测定的灵敏度，故 B 正确。 3.某物质的吸收曲线显示，在 250nm 和 350nm 处有两个吸收峰，其中 350nm 处吸收峰更强，则该物质的最大吸收波长是（ ） A. 250nm B. 350nm C. 两者都是 D. 两者都不是 【答案】B 【解析】最大吸收波长是吸收曲线中吸光度最大的峰所对应的波长，350nm 处吸收峰更强，即吸光度更大，所以 350nm 是该物质的最大吸收波长，故 B 正确。 · 定义：物质对特定波长光吸收最强时的波长。 · 意义：可用于物质定性分析。 · 应用：定量分析时，选择最大吸收波长可提高灵敏度。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $